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气候研究使用激光和水管

2018-01-29 13:36大渝新闻网编辑:admin人气:



全球变暖正在扰乱海流的微妙平衡。石油和气候研究人员正在共同努力,试图了解大西洋表面下发生的事情。

洋流可以在实验室复制吗?根据卑尔根Bjerknes中心和斯塔万格大学(UiS)的研究人员的回答是肯定的。他们已经建造了一个4.5米高的塑料管道,一个激光枪和先进的测量设备。

全球流通

大西洋的许多水流都在不同的方向和不同的深度流动。当试图了解这些潮流时,海水的盐度和温度是关键因素。

大范围洋流不仅受风,也受水温(“热”)和盐度(“晕”)变化的驱动。这些参数会影响水的密度,导致其膨胀或收缩。物理变化引起水体中的运动,并有助于形成全球从最热的海域到最冷的极地地区的水流循环。

这个过程被称为“温盐环流”,墨西哥湾流是其中的一个重要组成部分。墨西哥湾的北大西洋分支通过挪威前往北冰洋,返回的路线再次通过格陵兰岛和法罗群岛。

模拟

这个系统将在斯塔万格大学的实验室复制。不同温度和盐度的水将通过塑料管循环,试图模拟这个重要的海洋循环系统。

实验将在石油工程系的多相实验室进行。在实验室中,不同的流体(科学界称为“阶段”)可以通过管道回路和通道发送。使用先进的测量设备,如高速摄像机,激光和超声波,研究人员将能够研究与气体或颗粒相结合的流体流动。

从石油到气候研究

这种类型的实验通常是为了研究输送管道中的油气流量,并在长深井的钻探过程中流出钻屑。

然而,Rune Wiggo教授时间和Herimonja A. Rabenjafimanantsoa高级工程师可以看到其他应用的好处。他们希望使用类似的流动系统来研究Bjerknes中心气候研究人员感兴趣的洋流。

幸运的是,实验室里有很大的空间,透明塑料管连接在一起形成一个4.5米高的闭环。在管道内部,通过热盐循环产生水流,而不使用泵。

时间教授说:“这个循环和循环模式与我们在油井中使用”气举“实验中所使用的相似,以提高石油产量。

然而,研究人员将不得不提出一些自定义解决方案来模拟洋流。例如,他们必须开发快速,极其灵敏的温度计以及一个基于计算机的控制系统,以便测量和调节循环中不同点的水温和盐度。

微妙的平衡

在真正的海洋中,源于南大西洋的水温度高,盐度高。虽然盐会使水变重,但这比热量更多,这使得水更轻。因此,洋流在北部通常较浅,通常覆盖水域最高的400-800米。

一旦到达北极地区,水就会冷却下来,但由于来自北冰洋及其周围的河流和冰川的淡水输入,其盐度也会下降。尽管这里的盐度比较低,但是由于寒冷,水又下沉,并在南方再次成为“深水流”。循环然后重复自己,一遍又一遍。

不过,事情已经改变了。

近年来,全球气候变暖,降水增加,冰雪融化加剧,盐度和温度之间的微妙平衡受到干扰。格陵兰冰盖的融化是这张照片的一个重要因素。淡水的投入增加导致地表水变浅,反过来可能导致从北大西洋沿挪威海岸流出的温暖水分减少。

海洋研究人员正在不断讨论包括墨西哥湾流在内的温盐环流是否因这一过程而放缓。

一个复杂的系统

一旦实验正在进行,斯塔万格大学的研究人员将对流过模拟洋流的水进行测量。这些测量将有助于调整和检查洋流模型的有效性。

“你能相信这些数据吗?

时间说:“理论模型以相当粗糙而精确的方式描述洋流,现实情况更为复杂,海洋中有许多”河流“层级,有很多驱动力很难预测。

一些驱动力是气象,与降水,风,海浪和蒸发有关。其他人被称为“惯性力量”,部分与深海海洋在全球运输和储存其冷水和重水的时间有关。

“我们的实验室实验尽可能遵循这个理论,并将揭示未知因素是否被发现,这些未被纳入到基本数学模型中。我们的实验的一个重要优势是,通过稍作修改,实验可以做得更全面,以捕捉更多的微妙因素,“时代说。

 

(来源:未知)

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